DE4209338A1

DE4209338A1 - Schwachschäumende Tensidmischung

Info

Publication number: DE4209338A1
Application number: DE19924209338
Authority: DE
Inventors: Ingo Wegener; Brigitte Giesen
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1993-09-30
Also published as: WO1993019150A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaumregulierung wäßriger Alkylglykosid-haltiger Textilbehandlungsflotten wie Wasch- und Reinigungslösungen durch Zugabe von Kohlensäureestern alkoxylierter Alko hole sowie schwachschäumende Tensidzubereitungen, die Alkylglykoside und derartige Kohlensäureester enthalten.

Wäßrige Lösungen von Alkylglykosiden mit langkettigen Alkylgruppen neigen, wie beispielsweise aus den europäischen Patentanmeldungen EP 70 075, EP 70 076 und EP 70 077 bekannt, zu starker Schaumbildung. Dies gilt so wohl für Lösungen, die ausschließlich solche nichtionischen Tenside ent halten, als auch für solche wäßrigen Lösungen, die zusätzlich weitere an ionische und/oder nichtionische Tenside enthalten. Daher ist der Einsatz von Alkylglykosiden in mechanisch stark beanspruchten Lösungen, beispiels weise in Wasch- oder Geschirrspülmaschinen, oft nicht ohne weiteres mög lich. Mittel, die derartige Verbindungen enthalten, können während des Waschvorgangs in üblichen Waschmaschinen mit horizontal gelagerter Trommel so hohe Schaumpolster ausbilden, daß die mechanische Bearbeitung des Rei nigungsgutes erheblich gedämpft und damit die Reinigungswirkung gemindert wird. Üblicherweise als Schauminhibitoren verwendete Substanzen, zu denen in erster Linie Polysiloxane gehören, können zwar den Schaum teilweise dämpfen, jedoch sind die benötigten Mengen vergleichsweise hoch, so daß man bestrebt ist, einen wirksamen Ersatz für derartige Verbindungen zu entwickeln.

Aus der deutschen Auslegeschrift 12 42 569 ist die Verwendung von Alkyl- oder Alkoxyalkylcarbonaten mit 4 bis 22 C-Atomen pro Alkyl- beziehungswei se Alkoxyalkylrest als schaumdämpfende Mittel bekannt. Dort sind aller dings Verbindungen mit verzweigtkettigen Alkylgruppen untersucht worden, die eine in neuerer Zeit als verbesserungswürdig empfundene biologische Abbaubarkeit aufweisen. Zudem weisen bekanntlich gerade Tenside auf Alkyl glykosid-Basis ein besonders ausgeprägtes Schaumverhalten auf, so daß hohe Anforderungen an die Entschäumerleistung der in diesem Zusammenhang einzu setzenden Schauminhibitoren zu stellen sind, die von den bekannten Schaum inhibitoren auf Kohlensäureester-Basis nicht erreicht werden.

Überraschend wurde nun gefunden, daß durch bestimmte lineare Kohlensäure ester die Schaumentwicklung wäßriger Alkylglykosid-Zubereitungen sehr wir kungsvoll gedämpft werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zur Schaumregulierung von im wesentlichen wäßrigen Textilbehandlungsflotten, Wasch- oder Reini gungslösungen, die ein Alkylglykosid der Formel I enthalten,

R¹-O(G)_q (I)

in der R¹ einen Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen, G eine Glykose-Einheit und q eine Zahl zwischen 1 und 10 bedeuten, durch Zugabe einer effektiven Menge eines Kohlensäureesters der Formel II,

R²O-(C_xH_2xO)_n-CO-(OC_yH_2y)_p-OR³ (II)

in der R² und R³ unabhängig voneinander lineare Alkylreste, die sich von gesättigten primären Alkoholen ableiten, mit jeweils 4 bis 22 C-Atomen, x und y unabhängig voneinander Zahlen von 2 bis 4 und n und p unabhängig voneinander Zahlen von 2 bis 20 bedeuten.

Die Zahlen n, p und q der Formeln I und II nehmen als analytisch zu ermit telnde Größen im allgemeinen gebrochene Zahlenwerte an. Ebenso können die Zahlen x und y der Formel II bei Einsatz von Mischalkoxylaten, beispiels weise von Ethylenoxid-Propylenoxid Blockpolymerisaten oder Mischpolymeri saten, gebrochene Zahlenwerte annehmen.

Unter der effektiven Menge eines Kohlensäureesters gemäß Formel II wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Menge verstanden, die in der Lage ist, den Schaum der Alkylglykosid-Lösung unter einen gewünschten Wert, der sowohl vom eingesetzten Alkylglykosid als auch von der Einsatzart der wäß rigen Lösung abhängt, zu senken. Vorzugsweise wird nicht mehr als 35 Gew.-% Kohlensäureester gemäß Formel II, bezogen auf das Gewicht des in der zu entschäumenden Lösung enthaltenen Alkylglykosids gemäß Formel I, eingesetzt. Je nach dem Verwendungszweck der wäßrigen Lösung kann die be nötigte Menge auch deutlich unter diesem Wert liegen, wenn das Schäumver mögen nicht auf einen Minimalwert abgesenkt werden soll. Bei wäßrigen Lö sungen, die als textile Vorbehandlungs- oder Veredlungsflotten oder in ma nuellen Wasch- oder Reinigungsverfahren eingesetzt werden, liegt die Menge an eingesetztem Kohlensäureester gemäß Formel II vorzugsweise bei 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf enthaltenes Alkylglykosid, während in wäßrigen Lösungen für die maschinelle Anwendung in Waschmaschinen größere Mengen, vorzugsweise 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf ent haltenes Alkylglykosid, eingesetzt werden.

Als weiterer Vorteil ist zu werten, daß es sich bei den in dem erfindungs gemäßen Verfahren verwendeten Kohlensäureestern um Verbindungen handelt, die zusätzlich zu ihrem Schauminhibierungsvermögen eine oberflächenaktive Wirkung aufweisen und die Tensideigenschaften, insbesondere die Reinigungs wirkung und Waschleistung, der zu entschäumenden Alkylglykosidlösung ver stärken können oder zumindest nicht negativ beeinflussen. Andererseits sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen in ihrem Schauminhi bierungsvermögen bekannten schaumarmen Tensiden auf der Basis von Fettal kyl-Ethylenoxid/Propylenoxid-Addukten in der Regel überlegen.

Die zu entschäumende Lösung enthält vorzugsweise 0,01 Gew.-% bis 0,2 Gew.-% Alkylglykosid. Die Entschäumerfunktion der Kohlensäureester gemäß Formel II kann durch separate Zugabe einer oder mehrerer dieser Verbindungen zur alkylglykosidhaltigen Lösung bewirkt werden. Dabei ist der Zugabezeitpunkt des Kohlensäureesters zur wäßrigen Lösung von untergeordneter Bedeutung.

Es wurde beobachtet, daß sich sowohl bei gleichzeitigem Einbringen von Alkylglykosid und Kohlensäureester in Wasser und anschließender Einwirkung von Mechanik als auch bei Zugabe des Schaumregulators zu einer mechanisch belasteten Alkylglykosid-Lösung, das heißt nach Ausbildung großer Schaum mengen, schon nach kurzer Zeit gleich niedrige Schaummengen ausbilden.

Wenn die Ausbildung von Anfangsschäumen vermieden werden soll, werden zweckmäßigerweise die tensidische Alkylglykosid-Komponente und die schaum regulierende Kohlensäureester-Komponente gleichzeitig zur im wesentlichen wäßrigen Textilbehandlungs-, Wasch- oder Reinigungslösung gegeben. Beson ders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Zubereitung ausgeführt, die eine Mischung aus Al kylglykosid und Kohlensäureester enthält. Ein weiterer Gegenstand der Er findung ist somit eine schaumarme, flüssige, alkylglykosidhaltige Tensid zubereitung, die im wesentlichen aus
20 Gew.-% bis 64 Gew.-% Wasser,
20 Gew.-% bis 50 Gew.-% eines Alkylglykosids der Formel I,

R¹-O(G)_q (I)

und 6 Gew.-% bis 16 Gew.-% eines Kohlensäureesters der Formel II,

R²O-(C_xH_2xO)_n-CO-(OC_yH_2y)_p-OR³ (II)

in denen R¹, R², R³, G, x, y, n, p und q die oben genannten Bedeutungen aufweisen, besteht.

Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Zubereitungen 25 Gew.-% bis 40 Gew.-% Alkylglykosid, 8 Gew.-% bis 15 Gew.-% Kohlensäureester, nicht mehr als 20 Gew.-%, insbesondere 2 Gew.-% bis 15 Gew.-%, Lösungsmittel, das vorzugsweise wassermischbar ist, und 25 Gew.-% bis 50 Gew.-% Wasser.

Zu den in den erfindungsgemäßen Zubereitungen gegebenenfalls vorhandenen Lösungsmitteln gehören insbesondere Alkohole mit 1 bis 8 C-Atomen, Glykole mit 2 bis 6 C-Atomen, die aus diesen ableitbaren Di- und Triglykole und Glykolether sowie deren Gemische. Zu den geeigneten Lösungsmitteln gehören beispielsweise Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Tert.-Butanol, Octanol, Ethylenglykol, Propylenglykol, Hexylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Diethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonobutyl ether und Diethylenglykolmonobutylether.

Die erfindungsgemäß geeigneten Alkylglykoside und ihre Herstellung werden zum Beispiel in den europäischen Patentanmeldungen EP 92 355, EP 301 298, EP 357 969 und EP 362 671 oder der US-amerikanischen Patentschrift US 3 547 828 beschrieben. Bei den Glykosidkomponenten ((G)_q in Formel I) derartiger Alkylglykoside handelt es sich um Oligo- oder Polymere aus na türlich vorkommenden Aldose- oder Ketose-Monomeren, zu denen insbesondere Glucose, Mannose, Fruktose, Galaktose, Talose, Gulose, Altrose, Allose, Idose, Ribose, Arabinose, Xylose und Lyxose gehören. Die aus derartigen glykosidisch verknüpften Monomeren bestehenden Oligomere werden außer durch die Art der in ihnen enthaltenen Zucker durch deren Anzahl, den so genannten Oligomerisierungsgrad, charakterisiert. Der Oligomerisierungs grad (q in Formel I) liegt bei Werten zwischen 1 und 10, bei den vorzugs weise eingesetzten Alkylglykosiden unter einem Wert von 2,5, insbesondere von 1,1 bis 2, wobei die Verbindungen mit Oligomerisierungsgraden im Be reich unter 1,5, insbesondere zwischen 1,2 und 1,4, besonders bevorzugt sind. Bevorzugter Monomer-Baustein ist wegen der guten Verfügbarkeit Glu cose.

Der Alkylteil (R¹ in Formel I) der in den erfindungsgemäßen Zubereitungen enthaltenen Alkylglykoside stammt bevorzugt ebenfalls aus leicht zugängli chen Derivaten nachwachsender Rohstoffe, insbesondere aus Fettalkoholen, obwohl auch deren verzweigtkettige Isomere, insbesondere sogenannte Oxoal kohole, zur Herstellung verwendbarer Alkylglykoside eingesetzt werden können. Brauchbar sind demgemäß insbesondere die primären Alkohole mit linearen Octyl-, Decyl-, Dodecyl-, Tetradecyl-, Hexadecyl- oder Octadecyl resten sowie deren Gemische. Besonders geeignete Alkylglykoside enthalten einen Kokosfettalkylrest, das heißt Mischungen mit im wesentlichen R¹=Do decyl und R¹=Tetradecyl.

Die Alkylglykoside können herstellungsbedingt geringe Mengen, beispiels weise 1 bis 2%, an nicht umgesetztem langkettigem Alkohol enthalten, was sich nicht nachteilig auf die Eigenschaften der damit hergestellten Ten sidmischungen auswirkt.

Die erfindungsgemäß geeigneten Kohlensäureester gemäß Formel II können nach bekannten Verfahren, wie sie zum Beispiel von L. Schreiner, J. Prakt. Chem. 22 (1880), 353, von M. Lissel und E.V. Dehmlow, Chem. Ber. 114 (1981), 1210, in der Übersicht von U. Petersen in Houben-Weyl, Meth. Org. Chem. E4 (1983), 64 und in der US-amerikanischen Patentschrift US 3 332 980 beschrieben werden, aus Phosgen, Chlorameisensäureestern oder Dimethyl-, Diphenyl- beziehungsweise Diethylcarbonat und alkoxylierten Alkoholkomponenten hergestellt werden. Letztere sind in bekannter Weise durch Umsetzung von Alkoholen mit Alkylenoxiden, die in der Regel basenka talysiert durchgeführt wird, zugänglich.

Vorzugsweise werden die Schaumregulatoren aus den Verbindungen der Formel II ausgewählt, in denen die Alkylreste R² und R³ unabhängig voneinander jeweils 6 bis 18 C-Atome besitzen, die unabhängig voneinander jeweils 2 bis 6 Alkoxygruppen, insbesondere Ethoxygruppen, tragen. Insbesondere sind solche Kohlensäureester gemäß Formel II bevorzugt, die zwei gleiche Alkyl reste R² und R³ mit jeweils 6 bis 16 C-Atomen besitzen, bei denen x gleich y gleich 2 ist. Vorzugsweise weisen in derartigen Kohlensäureestern die Ethoxylierungsgrade n und p Werte von jeweils 3 bis 5 auf.

Die erfindungsgemäßen Zubereitungen werden vorzugsweise als lagerstabile Vorgemische zur Herstellung von flüssigen Textilvorbehandlungs-, Textil nachbehandlungs-, Wasch- oder Reinigungsmitteln verwendet, zu denen insbe sondere Netzmittel für rohe Textilien, Textilfasern oder -garne, Disper gierhilfsmittel in der Textilfärbetechnik, Nachbehandlungsmittel für be druckte Textilien, Feinwaschmittel, Wollwaschmittel und Geschirrspülmittel gehören. Derartige Mittel können in einfacher Weise durch Verdünnen der Mischungen mit Wasser auf die gewünschte Aktivsubstanzkonzentration herge stellt werden. Die Zugabe anderer in derartigen Mitteln üblicher Bestand teile, zu denen insbesondere Buildersubstanzen, wie Zeolithe und Schic htsilikate, Korrosionsinhibitoren, Bleichmittel, Bleichaktivatoren, op tische Aufheller, Enzyme, Vergrauungsinhibitoren, antimikrobielle Wirk stoffe, wassermischbare Lösungsmittel, Abrasivmittel, Konservierungsmit tel, pH-Regulatoren, Perlglanzmittel, Farb- und Duftstoffe sowie zusätz liche Tenside gehören, ist möglich.

Beispiele Beispiel 1: Herstellung von Kohlensäureestern

Eine Mischung aus 191,5 kg 4-fach ethoxyliertem 1-Octanol, 43,8 kg Dimethyl carbonat und 590 g Natriummethanolat (30-gewichtsprozentig in Methanol) wurde unter Rühren auf 65°C bis 70°C erhitzt. Nach 1 Stunde wurde die Reaktionstemperatur langsam (15°C pro Stunde) auf 140°C erhöht. Dabei destillierte Methanol und überschüssiges Dimethylcarbonat weitgehend ab, Reste wurden durch anschließendes Anlegen von Wasserstrahlvakuum bei 140°C innerhalb von 2 Stunden entfernt. Nach Abkühlen auf 90°C wurde 2,4 kg saure Bleicherde (Tonsil®) zugegeben, 1 Stunde bei 90°C gerührt und anschließend filtriert. Das klare, flüssige Reaktionsprodukt E1 besaß eine Hydroxylzahl von 22.

In analoger Weise wurden aus Dimethylcarbonat und einem Anlagerungsprodukt von 2 Molequivalenten Ethylenoxid an ein technisches C_12/14-Fettalkoholge misch beziehungsweise einem Anlagerungsprodukt von 7 Molequivalenten Ethylenoxid an ein technisches C_12/18-Fettalkoholgemisch die Kohlensäure ester E2 beziehungsweise E3 hergestellt.

Beispiel 2: Prüfung der Schaumregulierung

Zu auf 40°C temperierten Lösungen, die 1 Gramm pro Liter eines der in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Alkylglykosids in neutralem, ionenausge tauschtem Wasser enthielten, wurden 0,3 Gramm pro Liter Kohlensäureester E1 gegeben. Die Schaumentwicklung wurde nach der Schlagschaummethode gemäß DIN 53 902 Teil 1 (1981) geprüft. Die gebildete Schaummenge (Milliliter) wurde jeweils nach 30 Sekunden, 10 Minuten und 20 Minuten bestimmt und ist in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Schaumentwicklung [ml]

Beispiel 3

Die Schaumentwicklung von in einer modifizierten Kranz-Färbeapparatur (15 Liter Schaumtank) umlaufenden Lösungen (jeweils 30 Liter), die 1 Gramm pro Liter Alkylglykosid in neutralem, ionenausgetauschtem Wasser enthiel ten, wurde nach Zugabe von jeweils 0,3 Gramm pro Liter Kohlensäureester geprüft. Bei Temperaturen von 20°C, 40°C, 60°C und 80°C wurde die je weils gebildete Schaummenge (Liter) bestimmt; die Werte sind in Tabelle 2 angegeben.

Bei Tensid A1 trat ohne Entschäumerzusatz ein sehr stabiler, feiner Schaum auf, während der Zusatz des Wirkstoffes E1 einen rasch zerfallenden Schaum in Blasenform ergab.

Tabelle 2

Schaumentwicklung [l]

Die weiteren Kohlensäureester des Beispiels 1 unterschieden sich in ihrer Entschäumerleistung nicht signifikant von den in den Tabellen 1 und 2 auf geführten Werten für E1. Bei Einsatz in basischen Lösungen (pH 10) war die Entschäumerleistung der Kohlensäureester derjenigen unter Neutralbedin gungen zumindest gleichwertig.

Beispiel 4

Durch einfaches Vermischen des Kohlensäureesters E1 mit wäßrigen Lösungen der in den Beispielen 2 und 3 genannten Alkylglykoside A1 bis A3 wurden die in der nachfolgenden Tabelle 3 durch ihre Zusammensetzung charakteri sierten flüssigen und lagerstabilen Tensidzubereitungen M1 bis M3 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt.

Tabelle 3

Zusammensetzung [Gew.-%]

Claims

1. Verfahren zur Schaumregulierung von im wesentlichen wäßrigen Textilbe handlungsflotten, Wasch- oder Reinigungslösungen, die ein Alkylglyko sid der Formel I enthalten, R¹-O(G)_q (I)in der R¹ einen Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen, G eine Glykose-Ein heit und q eine Zahl zwischen 1 und 10 bedeuten, durch Zugabe einer effektiven Menge eines Kohlensäureesters der Formel II,R²O-(C_xH_2xO)_n-CO-(OC_yH_2y)_p-OR³ (II)in der R² und R³ unabhängig voneinander lineare Alkylreste, die sich von gesättigten primären Alkoholen ableiten, mit jeweils 4 bis 22 C- Atomen, x und y unabhängig voneinander Zahlen von 2 bis 4 und n und p unabhängig voneinander Zahlen von 0,2 bis 20 bedeuten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu entschäu mende Lösung 0,01 Gew.-% bis 0,2 Gew.-% Alkylglykosid enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur im wesentlichen wäßrigen Lösung nicht mehr als 35 Gew.-% Kohlensäureester gemäß Formel II, bezogen auf das Gewicht des in der zu entschäumenden Lösung enthaltenen Alkylglykosids gemäß Formel I, zugemischt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer Lösung, die als textile Vorbehandlungs- oder Veredlungs flotte oder in einem manuellen Wasch- oder Reinigungsverfahren einge setzt wird, eine Menge von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Kohlensäureester, bezogen auf das Gewicht des in der zu entschäumenden Lösung enthal tenen Alkylglykosids, zugemischt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer Lösung, die in einem maschinellen Wasch- oder Reinigungs verfahren eingesetzt wird, eine Menge von 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% Koh lensäureester, bezogen auf das Gewicht des in der zu entschäumenden Lösung enthaltenen Alkylglykosids, zugemischt wird.

6. Schaumarme, flüssige, alkylglykosidhaltige Tensidzubereitung, beste hend im wesentlichen aus
20 Gew.-% bis 44 Gew.-% Wasser,
20 Gew.-% bis 50 Gew.-% eines Alkylglykosids der Formel I R¹-O(G)_q (I)in der R¹ einen Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen, G eine Glykose-Ein heit und q eine Zahl zwischen 1 und 10 bedeuten, und 6 Gew.-% bis 16 Gew.-% eines Kohlensäureesters der Formel II,R²O-(C_xH_2xO)_n-CO-(OC_yH_2y)_p-OR³ (II)in der R² und R³ unabhängig voneinander lineare Alkylreste, die sich von gesättigten primären Alkoholen ableiten, mit jeweils 4 bis 22 C- Atomen, x und y unabhängig voneinander Zahlen von 2 bis 4 und n und p unabhängig voneinander Zahlen von 2 bis 20 bedeuten.

7. Zubereitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie 25 Gew.-% bis 40 Gew.-% Alkylglykosid, 8 Gew.-% bis 15 Gew.-% Kohlensäureester, nicht mehr als 20 Gew.-%, insbesondere 2 Gew.-% bis 15 Gew.-%, Lö sungsmittel, insbesondere ausgewählt aus den Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, Glykolen mit 2 bis 6 C-Atomen, den aus diesen ableitbaren Di- und Triglykolen und den entsprechenden Glykolethern sowie deren Gemischen, und 25 Gew.-% bis 40 Gew.-% Wasser enthält.

8. Zubereitung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlensäureester gemäß Formel II Alkylreste R² und R³ mit unabhängig voneinander jeweils 6 bis 18 C-Atome besitzt, die unabhängig voneinan der jeweils 2 bis 6 Alkoxygruppen, insbesondere Ethoxygruppen, tragen.

9. Zubereitung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlensäureester gemäß Formel II zwei gleiche Alkylreste R² und R³ mit jeweils 6 bis 16 C-Atomen besitzt und x gleich y gleich 2 ist.

10. Zubereitung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylglykosid der Formel I ein Alkylglucosid ist.

11. Zubereitung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylglykosid der Formel I einen Oligomerisierungsgrad q unter 2,5, insbesondere von 1,1 bis 2 besitzt.

12. Verwendung einer Zubereitung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11 als lagerstabiles Vorgemisch zur Herstellung von flüssigen Wasch- oder Reinigungsmitteln.

13. Verwendung einer Zubereitung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11 als lagerstabiles Vorgemisch zur Herstellung von flüssigen Textilvorbe handlungs- oder Textilnachbehandlungsmitteln.